典型长流程钢铁企业石灰窑产品深加工生产实践.pdf

50Aug.2023Vol.48 No.4REFRACTORIES&LIME典型长流程钢铁企业石灰窑产品深加工生产实践吉立鹏秦登平（首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼钢作业部，唐山063200）摘要：介绍了长流程钢铁企业石灰窑产品深加工产品工艺、质量和应用情况，重点介绍了烧结、球团、铁水脱硫、炼钢、精炼以及烟气脱硫等不同工序对石灰窑产品的需求特点，提出了当前石灰窑技术发展中存在的问题，并结合当前新发展理念提出了应加强在原燃料顶层管理，优化石灰需求，避免资源浪费和错配。关键词：钢铁企业；石灰窑；石灰；环保中图分类号：TQ175.653.6文献标识码：A文章编号：1673-7792（2023）04-0050-03Deep-processing for products of lime kilns in typical steelmakers adopting long production processJiLipengQinDengping（SteelmakingDivisionofShougangJingtangUnitedIron&SteelCo.，Ltd.，Tangshan063200，China）Abstract：Thepaperintroducestheprocess，qualityandapplicationrelatedtothedeep-processingoftheproductsproducedbylimekilnsinthesteelenterprisesadoptinglongproductionprocess.Focusingondifferentdemandsbyvariousprocessesontheproductsoflimekilns，suchassintering，pelletizing,hotmetaldesulphurization，steelmaking，refiningandfluegasdesulphurization，thepaperpointsouttheexistingproblemsinthecurrentdevelopmentoflimekilntechnology.Inaddition，itproposesthatthetop-levelmanagementofrawmaterialsandfuelsshouldbestrengthenedbasedonthenewdevelopmentphilosophy，soastooptimizelimedemandandavoidwasteandimproperproportioningofresources.Key words：Steelmakers；Limekiln；Lime；Environmentalprotection1概况石灰窑作为钢铁企业最重要的配套工序，服务于钢铁厂烧结、球团、铁水预处理、炼钢和精炼等多个工序，每个工序对石灰产品的需求均不相同。石灰窑生产工序需要综合各工序的需求特点，合理配置资源，优选加工技术1，避免资源浪费和错配。首钢京唐钢铁联合有限公司作为国家落实京津冀协同发展的重点建设项目，按照“创新、协调、绿色、开放、共享”理念进行设计，力求起到引领和示范的作用。首钢京唐通过一期、二期的建设，建设多座石灰窑，并配置了专门的石灰窑成品间、消化线、深加工生产线及环保配套设施。石灰窑生产的石灰被输送到成品间后，经粒度分级筛分后，再进行深加工，1060mm的高钙活性石灰主要供转炉用，1030mm的主要做合成渣，3mm的主要做烧结和KR脱硫剂，1mm的做烧结球团烟气脱硫剂，200目的主要做球团黏合剂，基本上满足了首钢京唐主产线工艺和环保的需求。2钢铁生产线用石灰情况2.1烧结用石灰情况烧结矿作为长流程钢铁企业主要的产品，既能给高炉提供合格的原料，又能解决各工序产生的除尘灰及筛下物。石灰在烧结工序中主要与铁矿粉形成针状铁酸收稿日期：2022-08-09作者简介：吉立鹏（1979-），男，高级工程师51耐火与石灰2023 年 8 月第 48 卷 第 4 期钙粘结相2，首钢京唐每吨烧结矿约消耗石灰粉消耗50kg/t。反应原理：Fe2O3+CaO=CaOFe2O3。用灰质量标准：CaO78%，粒度3mm。生产工艺：采用反击式破碎机将10mm石灰破碎成3mm石灰粉，使用气力输送和罐车输送到烧结原料仓；石灰窑入窑前的筛下物在原料场破碎成3mm石灰石粉，混匀后输送到烧结原料仓；石灰窑原料及成品间产生的除尘灰通过罐车输送到烧结原料仓。2.2球团用石灰情况高炉大比例球团技术为发展低碳冶金关键技术，消石灰作为球团矿的黏合剂，优势较为明显，既可调节高炉碱度，又可降低球团膨润土使用比例，间接减少了高炉入炉碱金属量3-4，每吨球团矿消石灰消耗大约20kg。反应原理：消石灰作为粒度小、比表面积大、亲水性好和具有胶结能力的黏结剂，对提高生球抗压强度、落下强度和干球强度都有良好影响。用灰质量标准：Ca(OH)283%，粒度200目。生产工艺：将成品输送到消化线，进行破碎、筛分、三级消化、分选，生产出满足要求的消石灰，再通过气力输送到球团原料仓。2.3铁水脱硫用石灰情况KR铁水预处理脱硫效果好，能够满足洁净钢冶炼要求，已成为大型钢铁企业的标配5，每吨铁水消耗KR脱硫剂大约8kg。反应原理：2CaO+2S+Si=2CaS+SiO2。用灰质量标准：CaO77%，CaF27%，粒度03mm。生产工艺：采用反击式破碎机分别将10mm石灰及萤石破碎成3mm，按比例利用螺旋混料机混匀后生成KR脱硫剂，再通过气力输送到KR原料仓。2.4炼钢用石灰情况石灰作为转炉炼钢脱磷主要原料，低硅、低硫、高活性石灰能够满足炼钢高效冶炼需求6，每吨钢消耗石灰大约35kg。反应原理：2P5（FeO）3（CaO）=3CaOP2O5+5Fe。用灰质量标准：CaO92%，SiO21.5%，S0.030%，活性度380mL，粒度1060mm。生产工艺：使用高钙低硫石灰石，采用燃气高温焙烧，成品灰采用快速冷却提高石灰的活性，在石灰窑成品间进行筛分，合格的活性石灰通过皮带输送给炼钢原料仓。轻烧白云石作为转炉炼钢造渣及溅渣护炉主要原料，轻烧白云石能提高转炉炉龄，满足生产连续化的需求，每吨钢消耗轻烧白云石大约15kg。反应原理：冶炼时加入轻烧白云石调整炉渣MgO含量达到饱和或过饱和，通过高压的吹溅，冷却、凝固在炉衬表面上形成一层高熔点的熔渣层，并与炉衬很好地粘结附着。溅渣形成的溅渣层耐蚀性较好，同时可抑制炉衬砖表面的氧化脱碳，又能减轻高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，从而保护炉衬砖，降低耐火材料损耗速度，减少喷补材料消耗，提高炉衬使用寿命，提高转炉作业率，降低生产成本。用灰质量标准：CaO48%，MgO35%，灼减5%10%，粒度1060mm。生产工艺：将高钙低硫白云石采用燃气高温焙烧控制成品灼减，在石灰窑成品间进行筛分，合格粒度的轻烧白云石用皮带输送给炼钢原料仓。2.5精炼用石灰情况合成渣作为精炼LF炉造渣主要原料，能够满足冶炼超低硫洁净钢的需求7，每吨钢消耗合成渣大约20kg。反应原理：3CaO+3S+2Al=3CaS+Al2O3。用灰质量标准：CaO约65%，CaF2约10%，Al2O3约8%，粒度1030mm。生产工艺：在石灰窑成品间分选1030mm活性石灰，按比例将萤石和铝矾土加入搅拌机中进行混合，然后通过斗提、皮带输送到精炼原料仓。2.6环保脱硫用石灰情况石灰作为烟气脱硫中廉价、脱硫效果良好的脱硫剂，广泛被采用在烧结和球团烟气脱硫中，能够满足环保超低排放要求8，环保脱硫剂消耗大约6000t/月。反应原理：CaO+SO2=CaSO3。用灰质量标准：CaO90%，粒度1mm。生产工艺：在石灰窑成品间将分选3mm活性石灰粉输入高压磨粉机进行细磨、风选，达到环保脱硫用灰标准，通过气力输送或罐车输送到烧结、球团环保脱硫仓。3当前发展中存在的问题52Aug.2023Vol.48 No.4REFRACTORIES&LIME生产线，比同规模酸性球生产线增加的投资不超过900万元，就可使企业既生产酸性球，又生产裹皮高镁碱性球，完全符合钢铁冶炼技术发展方向和政府增加高炉球团比例的要求，大幅度减少了钢铁企业污染物排放总量和能耗，有利于取得环保A级企业资格，又可为钢铁企业创造更大的利润，也为优质石灰提供了一个新的应用市场。（中国石灰协会 推荐）杨杨编辑（1）石灰在钢铁流程中本质作用是脱硫和脱磷，我公司在原燃料层面的硫元素和磷元素平衡和控制能力仍有待于加强，造成石灰需求量不断增加9。（2）石灰窑入窑原料一般选用4060mm石灰石，入窑前需将40mm石灰石筛分成筛下物，而产出50%以上石灰石需要破碎成3mm以下，再进行深加工，这样造成资源错配10。（3）随着我国碳达峰碳中和的时间表已确定，石灰窑在生产石灰过程中，燃烧和分解产生大量的CO2均处于直排状态，碳减排压力大11-12。（4）在环保政策持续加强的情况下，石灰窑工序建设了大量的除尘、脱硫、脱硝等环保设施，短期来看造成生产成本和维护成本增加，长期来看，当钢铁冶炼从长流程向短流程转型时会造成资源大量浪费。4结论（1）我公司石灰窑作为典型长流程钢铁企业重要的配套设施，在稳定生产、提高产品质量和保障环保效果等方面发挥了重要的作用，为炼铁炼钢主工序降低消耗创造了坚实的基础，并满足烧结和球团烟气超低排放标准要求。（2）在当前新发展理念下，结合本单位实际情况，仍需加强原燃料的硫元素和磷元素平衡分析，通过加强对原燃料管控，在物流顶层对各工序石灰需求进行CaO的需求设计和优化，避免资源浪费和错配，从而减少固废的产生量。（3）积极引进先进的石灰窑绿色低碳技术及CO2利用技术，如可以焙烧1030mm石灰石的石灰窑，进一步降低石灰窑污染物的排放和能耗，在满足大气污染防治重点地区超低排放标准的基础上，进一步降低生产成本。（4）抓紧制订重点碳排放大户石灰窑的碳达峰碳中和的路线图和时间表，避免在钢铁冶炼流程从长流程向短流程转变时的被动。参考文献 1 吉立鹏，吴耀春，丁剑，等.600TDTGS窑的设计及生产实践J.耐火与石灰，2020，46（6）：21-24.2 韩丽秀，杜亮，陈前冲，等.赤铁矿型烧结矿中不同形态铁酸钙形成规律研究J.烧结球团，2021，46（5）：1-5.3 路明，陈小燕，王兴锋，等.钙质添加剂对碱性球团性能的影响J.冶金能源，2022，41（2）：19-23.4 王新东，李建新，胡启晨.基于高炉炉料结构优化的源头减排技术及应用J.钢铁，2019，54（12）：104-110.5 徐诚澄，王安军，廖利辉，等.KR法铁水脱硫工艺及一键脱硫技术的应用J.武钢技术，2013，51（2）：17-20.6 吉立鹏，曾立，刘建华，等.首钢京唐公司全三脱模式下少渣冶炼生产实践J.中国钢铁业，2013（增刊）：251-253.7 马春生，林东.新型合成渣精炼技术的开发与应用J.炼钢，2010，26（5）：8-10.8 杨全武.梅钢三烧结节能环保生产实践J.中国冶金，2020，30（5）：76-82.9 吉立鹏.钢铁厂磷素流的路径分析及探讨J.中国冶金，2018，28（6）：20-23.10吴东光.套筒导流石灰窑的设计及应用J.耐火与石灰，2020，45（58）：34-36.11吉立鹏，吴礼云，陈俊锋，等.钢铁企业石灰窑二氧化碳减排研究与实践应用J.冶金能源，2021，40（4）：1-3.12朱荣，王雪亮，刘润藻.二氧化碳在钢铁冶金流程应用研究现状与展望J.中国冶金，2017，27（4）：1-4.王守权编辑（上接第 49 页）